硅谷杂志：提高变电所功率因数的研究与应用 |
| 2012-12-17 11:00 作者：吉 彬 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，主要结合变电所实际运行情况，从电力电容器的补偿原理、补偿的特点、无功补偿方式、电容器补偿容量的计算及电容器安全运行这几个方面对变电所的运行情况进行统计、调查、分析，找出造成功率因数低于标准值的主要原因，并分步进行实施，通过不断的改进和阶段性的效果检查，使本次改造达到预期效果，取得一定的经济效益。
关键词：功率因数；无功补偿；变电所
1背景及意义
1）对于企业而言，功率因数的高低直接影响到电费支出，下表是功率因数为0.90电费表。
从表中可以看出，功率因数越低，其电费增收的比例就越大，功率因数越高，电费减收比例也会相应提高。
2）在夏季用电高峰期，西货场变电所功率因数值经常在0.85以下，其它季节功率因数值也远低于电业局给定标准值0.90。
3）降低线损和变压器铜损。提高功率因数，线路的电流下降，线路的损耗就会降低，变压器的有功损失也会降低，由于西货场变电所的月平均功率因数在0.85以下，从公式我们可以算出，西货场变电所的线损降低率和变压器铜损降低率：
由上表可以看出，随着功率因数的提高，设备的线损和铜损就会随之降低
2现状调查及分析
1）首先依据运行记录对变电所08年每个月和夏季用电高峰期的7、8、9三个月的功率因数进行了查询。从记录中发现，功率因数值都在0.87左右，7、8、9三月的日平均功率因数分别为：0.835、0.831、0.836，平均值为0.834，远低于电业局给定标准0.90。
2）为进一步寻找功率因数偏低的原因，又对现场的设备工作状态和数据进行了实测，并收集了280个数据。确定主要原因是由于电容器容量小欠补偿、投切不及时两部分造成的。如图所示：
3全面实施改造
3.1针对电容容量过小的问题进行改造
3.1.1计算并设计合理的电容容量：
1）我们首先确定自然功率因数，根据经验，自然功率因数一般为cosØ1=0.87
2）确认补偿后希望达到的功率因数cosØ2，根据电业局的要求是0.90以上，我们设计的功率因数目标值是cosØ2=0.95。
3）算出有功功率P=1260x0.95=1197KW。
4）通过公式我们算出所需电容总容量为270kvar。
3.1.2、计算电容投用组数并增加电容投用组数
根据计算出的电容总容量270kvar，按每组电容器容量为15kvar，整个变电所所需要电容组数A=270/15=18组。
3.1.3考虑到以后可能会增加设备，又增加了两组备用电容
提高设备的升级改造能力。电容投入使用后，变电所的无功功率得到了有效的控制，功率因数值达到0.95左右。证明设计的电容容量满足了现有的需求。
3.2针对电容是手动控制方式的问题
3.2.1对电容投切控制器进行选型并安装
电容自动投切控制器按控制方式可分为三种：A：顺序投切；B：循环投切；C：自动分配容量投切。从表中我们可以看出，自动分配电容投切控制为最经济适用，因此，选用自动分配容量投切控制方式的控制器。
根据自绘控制器电路图，在无功补偿控制柜加装电容投切自动控制器。电路图如下所示：
自动投切控制器安装后并进行了试验，设定好参数后，电容控制器能够根据功率因数值自动控制电容进行投切。改善了手动投切电容时经常出现电容欠补或过补的情况。
3.3针对控制器件老化的问题
3.3.1电容控制保护器件的选型
为了选择合适的控制保护器件，分别从控制器件的接触器、断路器主要方面进行考虑，一些控制器件的电流要为单组电容电流两倍。
1）对接触器进行选型：电容器用接触器接通电容器组时会出现很大的合闸涌流，触头闭合过程中烧损严重，因此一般都要求接触器降容使用。所以选用合适的接触器尤为重要。
将控制柜内的固定支架拆卸下，然后根据接触器的实际尺寸，在支架上计算精确位置、打孔，然后将接触器固定在支架上，安装于控制柜内。
2）对电容断路器进行选型：由于对其他变电所有过改造的经验，加之从经济、实用的角度考虑，确定了DZ10系列的断路器作为此次选型的首选。
新的电容控制器件电路图：根据所选控制器件，绘制出了新的电容控制器件电路图。
安装新的控制器件后，进行了试运行，期间没有发现接触器触点粘连、开关跳闸及线圈熔断等问题发生，电容能够正常进行投切，功率因数值也趋于稳定。
4实施后效果
1）对实施后7、8、9三月的日平均功率因数进行统计，分别为：0.974、0.971、0.975。三个月的平均值为0.973，远高于电业局给定标准0.90。
2）对现场的设备工作状态和数据又进行了实测，从收集的280个数据中进行分析，其中只有10个数据不合格，统计表如下：
根据变电所不合格点绘制的排列图中可以看出，不合格点数明显减少，电容欠补偿和不及时不合格点数明显减少，功率因数会相对提高。
3）实施前，在老式的功率因数表上，功率因数在0.85以下，实施后，功率因数已经达到了0.97。效果显著。
5经济和社会效益
5.1从节约电费角度看
从功率因数电费表中我们可以得知，当功率因数达到0.95以后，电力公司就会给予奖励，月电费减收比例为0.75%，当功率因数在0.85时，月电费将增收2.5%。
5.2从节能降损方面看
当线路有功负荷，电压基本不变，功率因数下降或提高，网络中有功功率损失增加或减少的百分数，列表如下：
从表中可以看出功率因数达到0.95以后，线损率得到极大的降低，相应的，输电线路的电流也会减少，从而达到节能降损的目的。
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